[發明專利]提高超疏水木材機械穩定性的方法

有效

• 申請號: 201310395663.3
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103448116A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王成毓;劉峰
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B27K3/52
• 分類號: B27K3/52;B27K3/02;C09K3/18
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明屬于超疏水木材領域；具體涉及提高超疏水木材機械穩定性的方法。

背景技術

木材作為一種傳統的材料，在建筑、家具等方面具有廣泛的應用，對人類生活起著很大的支持作用。傳統木材因其在于水長時間接觸或者在濕度較高環境中放置時間較長等條件下，易發生腐蝕、霉變等現象，大大減少木材使用壽命，影響木材使用效能。因此，疏水木材的發明成為木材科研領域的迫切需求。超疏水木材，因水在其表面的靜態接觸角大于150°，滾動角小于10°從而具有良好的疏水性能，使木材在防腐、自清潔、延長使用壽命等方面表現優異，成為人們熱捧的對象。現有的疏水木材制備工藝，如利用蜂蠟處理木材，利用木材表面生成納米無機粒子等普遍具有疏水表面力學性能欠佳(表面機械穩定性和耐久性欠佳)，使用壽命不長等缺陷，如何提高疏水木材的耐久性成為該研究領域的另一重要課題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種提高超疏水木材機械穩定性的方法。該方法先是將木材浸泡在環氧樹脂中，使其表面覆蓋一層環氧樹脂。再通過在接枝有氨基的二氧化硅液中浸泡，使得二氧化硅和環氧樹脂發生反應，從而使二氧化硅粘附在環氧樹脂表面形成微納二級結構。最后將木材表面的這種微納二級結構進行疏水改性，從而制得了超疏水木材。

本發明中提高超疏水木材機械穩定性的方法是通過下述步驟實現的：

步驟一、木材依次用去離子水、無水乙醇、去離子水沖洗；

步驟二、將環氧樹脂溶解于丙酮中，制得環氧樹脂溶液；

步驟三、將步驟一處理后的木材侵泡在步驟二制得的環氧樹脂溶液中，然后干燥；

步驟四、用KH550硅烷偶聯劑改性亞微級二氧化硅，然后分散于去離子水中得到改性二氧化硅液；

步驟五、將經步驟三處理后的木材浸泡步驟四獲得的改性二氧化硅液中，室溫下烘干；

步驟六、將十八烷基三氯硅烷（OTS）溶解于無水乙醇中制得OTS乙醇溶液，然后將步驟四處理后的木材浸泡OTS乙醇溶液中，然后干燥，即實現了超疏水木材機械穩定性的提高。

本發明的方法適用木材可以是松木、樺木、楸木、紅橡、白橡、柞木、水曲柳、榆木、楊木等。

上述方法中步驟二所述的環氧樹脂溶液質量濃度為1%～5%。

步驟三所述浸泡時間為0.5h～1.5h，所述干燥時間為0.5h～1h。

步驟四中亞微級二氧化硅的粒徑為300nm～500nm。

步驟四中納米二氧化硅的制備方法如下：將180mL乙醇、20mL正硅酸乙酯（TEOS）和20mL去離子水混勻，5分鐘內逐滴滴加10～20mL氨水，室溫下攪拌12h后，離心，用無水乙醇洗滌3次，干燥，碾成粉末，于80～100℃真空干燥箱中干燥2h；得到納米級二氧化硅。

步驟四KH550硅烷偶聯劑改性二氧化硅的步驟如下：取5mL?KH550硅烷偶聯劑、5mL去離子水和25mL無水乙醇混合，室溫下磁力攪拌1h～3h，得到；然后將3g～5g二氧化硅溶于100mL乙醇中，超聲20min～40mim，得到B液；再在水浴65℃下，將A液2分鐘內逐滴滴入到B液中，磁力攪拌4h～6h，靜置,上層清液棄掉，所得固體用乙醇清洗4次，50～70℃烘箱中烘干。

步驟四按0.1g～5g?KH550硅烷偶聯劑改性二氧化硅分散于100mL去離子水配比配制改性二氧化硅液。

步驟三所述浸泡時間為0.5h～1.5h，所述干燥溫度為30～60℃，干燥時間為0.5h～1h。

步驟五所述烘干溫度為50～60℃，烘干時間為1h～1.5h。

步驟六所述OTS乙醇溶液的體積濃度為1%～2%。

步驟六所述的浸泡時間為1h～2h，所述干燥溫度為50～70℃，干燥時間為2～4h。

本發明的優點在于：

1、本發明的方法簡單，只需要幾步簡單的浸泡便可以完成，不需要任何復雜的設備，原料易得，生產周期短，所有的反應過程的一個周期僅需24h便可完成。

2、處理后的木材具有不貼水性。本方法獲得的超疏水木材因其與水接觸角大于150°，滾動角小于10°，從而使其具有優異的疏水性能和良好的自清潔性能。

3、處理后的木材具有較好的耐久性。該方法制備的超疏水木材克服了以往制備的超疏水木材表面力學性能欠佳，使用壽命不長等缺陷，提高了超疏水木材的耐久性，具有良好的應用前景。